(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ（３００）を基板（１５０）に垂直に結合する方法であって、前記方法は、
前記基板上に線形の外形を持つ金属バー（１１０）を形成するステップと、
前記金属バー上に第１ハンダペースト層（１１５）を形成してハンダバー（１００）を形成するステップと、
前記基板上に複数の金属パッド（１１４）を形成するステップと、
前記複数の金属パッド上に第２ハンダペースト層（１１３）を形成して前記基板上に複数のハンダパッド（１１２）を形成するステップと、を有し、前記複数のハンダパッドの各々は、前記ハンダバーの長いエッジ（１０５）からオフセット空間だけオフセットしており、前記基板に垂直に結合される前記チップは、前記オフセット空間（Ｓoffset）よりもわずかに小さい、前記ハンダバーと前記ハンダパッドとがオフセットする方向に沿った垂直−チップ厚さ（Ｔvertical-chip）を備え、垂直に結合される前記チップは、前記複数のハンダパッドと、前記ハンダバーとの間に嵌合され、前記ハンダバーは、垂直に結合されるチップのアライメントを可能にし、
前記方法はさらに、前記チップを前記基板に結合するステップを有し、前記チップは、前記複数の金属パッドと前記ハンダバーとの間で垂直に向き決めされ、前記ハンダバーは、ハンダのリフロー前に、前記チップに接触して前記チップを垂直な向きに保持し、前記ハンダバーは、ハンダのリフロー後に前記チップに接触しない、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
複数のチップ−ハンダパッド（３１０）を、垂直に結合される前記チップ（３００）の前結合エッジ（３０５）に沿って形成するステップを有し、前記チップ−ハンダパッドの各々は、前記基板（１５０）上の前記複数のハンダパッド（１１２）のそれぞれ１つに関連付けられ、
前記方法はさらに、垂直に結合される前記チップの接触表面を、前記ハンダバー（１００）と前記基板上の前記複数のハンダパッドとの間で、前記基板の頂部表面（１５１）に接触するように配置するステップを有し、前記チップの前記前結合エッジに沿う前記複数のチップ−ハンダパッドの各々は、前記複数のハンダパッドそれぞれ１つにほぼ整合し、前記チップ（３００）は、垂直に感度のあるセンサ（３００）であり、垂直に結合される前記チップの前記接触表面（３２６）は、前記垂直に感度のあるセンサの感度方向に直交する、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記複数のチップ−ハンダパッド（３１０）を形成するステップは、
複数の金属結合パッド（３１１）を前記チップ（３００）の前結合エッジ（３０５）に沿って形成するステップと、
前記金属結合パッドの各々の上にハンダペーストバンプ（３１２）を堆積させるステップと、
前記金属バー（１１０）上で前記第１ハンダペースト層（１１５）をリフローさせるステップと、
前記複数の金属パッド（１１４）上で前記第２ハンダペースト層（１１３）をリフローさせるステップと、
前記複数のチップ−ハンダパッドの金属結合パッド（３１１）の各々の上で前記ハンダペーストバンプ（３１２）をリフローさせるステップと、を有し、リフローした前記ハンダペーストバンプは、前記基板上の前記複数のハンダパッドの関連する１つに接触する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップを基板に垂直に結合させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００１］センサにより測定される多くの物理パラメータはベクトルである。いくつかの場合、空間の３軸に沿う決定的な情報を取得するために、センサは３つの直交する方向に配置されることを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
いくつかのセンサは３つの軸に対して平坦な表面上に形成されることがあり、また、他の場合、センサは３つの異なる向きにダイまたはチップ上に取り付けられる。チップまたはダイを垂直に取り付けるのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［０００２］本発明は、チップを基板に垂直に結合させる方法に関する。本方法は、基板上に線形の外観を備える金属バーを形成するステップと、ハンダバーを形成するために、金属バーの上にハンダペースト層を形成するステップと、基板上の複数の金属パッドを形成するステップと、基板上に複数のハンダパッドを形成するために、複数の金属パッド上にハンダペースト層を形成するステップと、を含む。複数のハンダパッドの各々は、ハンダバーの長手エッジからあるオフセット空間だけオフセットしている。基板に垂直に結合されるチップは、オフセット空間よりもわずかに小さな垂直チップ厚さを備える。垂直に結合されるチップは、複数のハンダパッドとハンダバーとの間に嵌合される。ハンダバーは、チップが垂直に結合されるアライメントを可能にする。
【０００５】
［０００３］
本発明の様々な実施形態の詳細は、添付図面および以下の詳細な説明で説明される。他の特徴および利点は、以下の説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【０００６】
［０００４］添付図面および以下の詳細な説明を参照することにより、本発明をより容易に理解でき、また、本発明の利点および使用態様も明らかになるであろう。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態により準備される基板の上面図である。
【図２Ａ】図１の基板の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの基板の一部を拡大した図である。
【図３】本発明の一実施形態により基板に結合されるセンサの上面図である。
【図４】本発明の一実施形態により、基板に垂直な向きで取り付けられる図３のチップの拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態により基板に垂直な向きで取り付けられるチップの正面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による、リフロー前の基板上の垂直および水平に取り付けられるチップの側面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による、リフロー後の基板上の垂直および水平に取り付けられるチップの側面図である。
【図７】チップを基板に垂直に結合させる方法のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［００１３］一般の慣例のとおり、説明される様々な特徴は、寸法通りに図示されておらず、本発明の特徴を強調するように示されている。同様の参照符号は、図示および明細書を通して同様の要素を示す。
【０００９】
［００１４］上述および後述のように、本明細書を参照し理解すれば、本技術分野における当業者において、基板上に垂直に向いたチップを取り付ける方法が必要であることが明らかであろう。たとえば、３軸に沿って感度のあるセンサは、ＸおよびＹ（水平）に感度のあるセンサが基板表面に平行に取り付けられる場合、および垂直方向（Ｚ軸）に感度のあるセンサが、水平面に長くＺ方向に相対的に短い場合、相対的に平坦な構成でパッケージされうる。
【００１０】
［００１５］図１は、本発明の一実施形態により準備される基板１５０の上面図である。図２Ａは、図１の基板１５０の断面図である。図２Ｂは、図２Ａの基板１５０の一部の拡大側面図である。図２Ａの断面図上の面は、図１の線分２−２に沿って取られている。ハンダバー１００および第１の複数のハンダパッド１１２は、基板１５０の頂部表面１５１（図２Ａおよび図２Ｂ）において位置する。ハンダバー１００および第１の複数のハンダパッド１１２は、垂直に向けられるチップを基板１５０に対して垂直になるように整合させるのに用いられる。整合させたら、リフロープロセスが、第１の複数のハンダパッド１１２を、垂直に向けられるチップを垂直になるように結合させるのに用いられ、垂直に向けられるチップの動作のために必要な電気接続が形成される。
【００１１】
［００１６］この実施形態の一例において、垂直に向けられるチップは垂直（Ｚ）方向の力を測定するセンサである。図１に示す実施形態において、第２の複数のハンダパッド２０２、２０３は、領域２００において頂部表面上に形成される。第２の複数のハンダパッド２０２、２０３は、少なくとも１つの水平に向いたチップを基板１５０に結合するのに用いられる。領域２００は、水平面（すなわち、頂部表面１５１に平行な面）において１つまたはそれ以上の方向の力に感度のある、１つまたはそれ以上の水平に向いたチップを基板１５０に動作可能に結合するための領域である。
【００１２】
［００１７］ハンダバー１００は、長さＬｂａｒ、幅Ｗｂａｒ（図１）、および厚さＴｂａｒ（図２Ａ、２Ｂ）を備える。ハンダバー１００の長さＬｂａｒは、ハンダバー１００の幅Ｗｂａｒよりも十分に長く、また、ハンダバー１００の厚さＴｂａｒよりも十分に長い。したがって、ハンダバー１００は、ハンダバー１００の長さＬｂａｒの長手エッジ１０５に沿って延びる線形の外観を持つ。本明細書で定義されるように、線形の外観を持つ特徴は三次元の特徴であり、ここで１つの次元が他の２つの次元よりも十分に大きい。この実施形態の１つの実例において、ハンダバー１００の長さＬｂａｒが、ハンダバー１００の幅Ｗｂａｒおよびハンダバー１００の厚さＷｂａｒの少なくとも１０倍である。本実施形態の他の実例において、ハンダバー１００の長さＬｂａｒは、ハンダバー１００の幅Ｗｂａｒおよびハンダバー１００の厚さＷｂａｒの少なくとも２０倍である。線形の外観の他の構成も可能である。
【００１３】
［００１８］ハンダバー１００は、基板１５０上の線形外観を備える金属バー１１０（図２Ｂ）および、金属バー１１０上のハンダペースト層１１５（図２Ｂ）を含む。第１の複数のハンダパッド１１２は、それぞれ基板１５０に被さる金属パッド１１４、および金属パッド１１４に被さるハンダペースト層１１３を含む。第２の複数のハンダパッド２０２、２０３は、それぞれ、基板１５０に被さる金属パッド１１４、および金属パッド１１４に被さるハンダペースト層１１３（図２Ａ）を含む。この実施形態の一例において、ハンダペースト層１１５、１１３は、同一の工程で金属バー１１０および金属パッド１１４上にそれぞれ形成される無鉛型６ハンダペーストの層である。無鉛型６ハンダペーストは、アライメント工程を提供するために、以下に説明される必要なリフロー特性を備え、また、垂直に向けられるチップを傾かせることなく基板１５０に垂直に結合させる。
【００１４】
［００１９］第１の複数のハンダパッド１１２は、各ハンダパッド１１２がハンダバー１００の同一の側に位置し、また、ハンダバー１００の長手エッジ１０５（図１）から同一の方向になるように直線的に配置される。ハンダパッド１１２とハンダバー１００の長手エッジ１０５との間の距離は、Ｓoffsetである。ハンダパッド１１２に最も近い長手エッジ１０５は、本明細書では「内側エッジ１０５」と言及される。
【００１５】
［００２０］基板１５０は、任意の必要な材料から形成され、たとえばラミネート基板、セラミック基板、またはＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＳｉＯ２のような半導体基板などの材料である。金属バー１１０は、ハンダの使用に適応な金属材料から形成される。たとえば、金属バー１１０は、金、銅、スズ、銅−スズ、他の金属、およびこれらの合金から形成することができる。この実施形態の一例において、金属バー１１０および金属パッド１１４の厚さは、約１５ミクロンであり、ハンダペースト層１１５、１１３の厚さは、約６０ミクロンである。ハンダバー１００の厚さは、ハンダパッド１１２、２０２、２０３と同時に形成されるので、ほぼこれらと同じ厚さである。
【００１６】
［００２１］図３は、本発明の一実施形態による、基板１５０に結合されるセンサ１０の上面図である。センサ１０は、直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸における力に感度がある。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は３次元空間に広がる正規直交基底を形成する。正規直交基底は、互いに直交する３つのベクトル（たとえば、Ｘ、Ｙ、Ｚ）を含み、各ベクトルは単位長さを備える。センサ１０は、垂直に向けられるチップ３００および２つの水平に向けられるチップ４０１、４０２を含む。図３に示される実施形態において、垂直に向けられるチップ３００はＺ方向の力に感度があり、水平に向けられるチップ４０１はＸ方向の力に感度があり、水平に向けられるチップ４０２はＹ方向の力に感度がある。
【００１７】
［００２２］第１の水平に向けられるチップ４０１は、複数のチップ−ハンダパッドを備え、これは符号４１１で示され、第１の水平に向けられるチップ４０１を通る楕円破線で示されている。複数のハンダパッド２０２（第１の水平に向けられるチップ４０１を通して示される）は、水平に向けられるチップ４０１上のチップ−ハンダパッド４１１に整合するように配置される。第１の水平に向けられるチップ４０１は、基板１５０に結合されるフリップ−チップとすることができ、これは、ハンダパッド２０２が水平に向けられたチップ４０１上のチップ−ハンダパッド４１１に整合したら、ハンダリフロープロセスにより結合される。
【００１８】
［００２３］同様に第２の水平に向けられるチップ４０２は、複数のチップ−ハンダパッドを備え、これらは符号４１２で示され、水平に向けられるチップ４０２を通る楕円破線で示される。複数のハンダパッド２０３（第２の水平に向けられるチップ４０２を通して示される）は、第２の水平に向けられるチップ４０２上のチップ−ハンダパッド４１２に整合するように配置される。第２の水平に向けられるチップ４０２は、基板１５０に結合されるフリップ−チップとすることができ、これは、ハンダパッド２０３が第２の水平に向けられるチップ４０２上のチップ−ハンダパッド４１２に整合したら、ハンダリフロープロセスにより結合される。
【００１９】
［００２４］この実施形態の一例において、２つの水平に向けられるチップ４０１、４０２は、Ｘ方向およびＹ方向の両方向の力に感度のある単一のチップである。この実施形態の他の例において、２つの水平に向けられるチップ４０１、４０２は、Ｘ方向またはＹ方向のいずれかの方向の力に感度のある単一のチップである。これらの２つの後者の場合、第２の複数のハンダパッドは、水平に向けられるチップ上のチップ−パッド部に整合するように配置される。水平に向けられるチップは、基板１５０に結合されるフリップチップとすることができ、これは、ハンダパッドが水平に向けられる二次元に感度のあるチップ上のチップ−パッドに整合したら、ハンダリフロープロセスにより結合される。この実施形態の他の例において、センサ１０は、三次元加速度計である。この実施形態の他の例において、センサ１０は、三次元磁気センサである。
【００２０】
［００２５］図３に示されるように、垂直に向けられるダイ３００の前表面の前結合エッジに沿って形成される、符号３１０で示される複数のチップ−ハンダパッドの各々は、基板１５０上の複数のハンダパッド１１２のそれぞれ１つに関連つけられる。本明細書で定義されるように、前結合エッジは、垂直に向けられるダイ３００のエッジであり、これに沿って電気接続部が形成される。垂直に向けられるダイ３００上の回路（図示せず）は、垂直に向けられるダイ３００上のチップ−ハンダパッド３１０に、動作に必要なように電気的に接続される。垂直に向けられるダイ３００は、複数のハンダパッド１１２と、ハンダバー１００との間に配置され、複数のチップ−ハンダパッド３１０の各々が、複数のハンダパッド１１２の１つに関連つけられるように整合される。このアライメントは、基板１５０内または基板１５０上の回路（図示せず）と垂直に向けられるダイ３００との間の電気的な接続部（以下で説明するリフロープロセスの後）を提供するために必要とされる。
【００２１】
［００２６］図４は、本発明により基板１５０上に取り付けられる、図３の垂直に向けられるチップ３００の拡大断面図である。図４に示す断面図の平面は、図３に示される線分４−４に沿って取られている。垂直に向けられるチップは、本明細書では「垂直に向けられることになるチップ」、「垂直に向けられるダイ」、「Ｚ軸センサ」、または「垂直感度センサ」と言及されることがある。「チップ」および「ダイ」との語は、本明細書内で交換可能に使用される。
【００２２】
［００２７］図４は、例示的な金属バー１１０、および、垂直に向けられるチップ３００の後表面３２５に隣接するハンダバー１００を形成する例示的なハンダペースト層１１５の相対位置を示す。また、図４は、例示的な金属パッド１１４、および、垂直に向けられるチップ３００の前表面３２４に隣接するハンダパッド１１２を形成する例示的なハンダペースト層１１３の相対的位置を示す。ハンダバー１００の厚さＴbarはハンダパッド１１２の厚さにほぼ等しい。また、図４は、基板１５０上のハンダパッド１１２に関連つけられるように整合される、垂直に向けられるチップ３００の前表面３２４上のチップ−ハンダパッド３１０の１つの相対位置を示す。チップ−ハンダパッド３１０は、垂直に向けられるチップ３００の前結合エッジ３０５に沿って形成される金属結合パッド３１１上に位置決めされるハンダペーストバンプ３１２を含む。金属結合パッド３１１は、垂直に向けられるチップ３００のほぼ前結合エッジから、少なくとも金属結合パッド３１１上へハンダペーストバンプ３１２を配置できるようにするのに十分な距離だけ延びる。
【００２３】
［００２８］図示の簡略化のため、ハンダペーストバンプ３１２は、垂直に向けられるチップ３００の前結合エッジ３０５から結合パッド距離Ｈ´だけオフセットしており、これは、ハンダパッド１１２の厚さとほぼ等しいか、またはわずかに大きい。この実施形態の一例において、ハンダペーストバンプ３１２は、基板１５０に非常に近接して配置され、金属結合パッド３１１と関連するハンダパッド１１２との間に位置決めされる。ハンダペーストバンプ３１２は、無鉛型６ハンダまたは他のタイプのハンダから形成され、これは、以下に説明される必要とされるリフロー特性を備える。ハンダペーストバンプ３１２およびハンダペースト層１１５、１１３が、異なるタイプのハンダから形成されるならば、ほぼ同一の温度で、または許容できる温度範囲内で流れる異なるタイプのハンダであることが好ましい。
【００２４】
［００２９］図４に示すように、ハンダパッド１１２とハンダバー１００の長手エッジ１０５との間の距離はＳoffsetである。距離Ｓoffsetは、垂直に向けられるチップ３００の垂直チップ厚さ（本明細書ではＴvertical-chip厚さと言及される）と等しいかわずかにそれより大きく、垂直に向けられるチップが複数のハンダパッド１１２とハンダバー１１０との間に嵌合される。たとえば、距離Ｓoffset＝Ｔvertical-chip＋εであり、ここでε＜＜Ｔvertical-chipである。ハンダパッド１１２と、垂直に向けられるチップ３００の前表面３２４上の金属結合パッド３１１との間の距離はε´´である。ハンダバー１００と垂直に向けれられるチップ３００の後表面３２５との間の距離はε´である。距離Ｓoffsetと距離Ｔvertical-chipとの間の差は、ε＝ε´´＋ε´である。
【００２５】
［００３０］オフセット空間Ｓoffsetに等しいかわずかにそれより小さい厚さＴvertical-chipを備える垂直に向けられるダイ３００を参照するとき、厚さＴvertical-chipは、金属結合パッド３１１の厚さを含む。いくつかの場合、厚さＴvertical-chipは、金属結合パッド３１１とハンダペーストバンプ３１２の厚さとを含む。
【００２６】
［００３１］図５は、基板１１２上に取り付けられる垂直に向けられるチップ３００の正面図である。この図は、チップ−ハンダパッド３１０の、基板１５０上での関連付けられるように整合された複数のハンダパッド１１２との相対的な位置を示している。金属バー１１０、および、垂直に向けられるチップ３００の後表面３２５に隣接するハンダバー１００を形成するハンダペースト層１１５は、垂直に向けられるチップ３００を通る破線で示されている。ハンダバー１００の長さＬbarは、垂直に向けられるチップ３００の長さＬvertical-chipよりも長く示されている。この実施形態の一例において、ハンダバー１００の長さＬbarは、垂直に向けられるチップ３００の長さＬvertical-chipにほぼ等しい。本実施形態の他の例において、ハンダバー１００は、２つまたはそれ以上のバーであり、この２つまたはすべては互いに直線的に整合される。この場合、２つ以上のバーはすべて、垂直に向けられるチップ３００の長さＬvertical-chipである。
【００２７】
［００３２］図５に示す実施形態において、垂直に向けられるチップ３００の長さＬvertical-chip（Ｘ方向）は、垂直に向けられるチップ３００の幅Ｗvertical-chip（Ｚ方向）よりもかなり大きい。これにより、垂直に向けられるチップ３００がＺ方向において十分に感度があり、センサ１０（図３）が相対的に平坦な三次元構成を備えることを可能にする。具体的には、垂直に向けられるチップ３００の長さ×幅×高さ（Ｌvertical-chip×Ｗvertical-chip×Ｔvertical-chip）、および各水平センサの長さ×幅×高さ（すなわち体積）は、センサの性能を優位に犠牲にすることなくできるだけ小さくすることを意図している。
【００２８】
［００３３］図６Ａおよび６Ｂは、本発明による、それぞれリフロー前と後における、基板１５０上の垂直に向けられるチップ３００および水平に向けられるチップ４００の側面図である。図７は、チップ３００を基板１５０に垂直に結合させる方法７００のフローダイアグラムである。方法７００は、図３、４、６Ａ、６Ｂを参照して説明される。
【００２９】
［００３４］ブロック７０２において、基板１５０上で形成される線形の外観を備える金属バー１１０、および複数の金属パッド１１４が基板１５０上に形成される。金属バー１１０は、金属バー１１０の長さＬbarの長手エッジ１０５に沿って延びる線形の外観を備える。長さＬは、金属バー１１０の幅Ｗbarおよび厚さＴbarよりもかなり大きいので、金属バー１１０は線形の外観を備えると説明される。第１の複数の金属パッド１１４は、金属バー１１０の長手エッジ１０５から、オフセット空間Ｓoffsetだけオフセットしている。第２の複数の金属パッドは、水平方向に感度のあるセンサを結合するための配置される。
【００３０】
［００３５］ブロック７０４において、ハンダペースト層１１５が金属バー１１０上の形成されてハンダバー１００を形成し、ハンダペースト層１１３が金属パッド１１４上に形成されて第１の複数のハンダパッド１１２、第２の複数のハンダパッド２０２および／または２０３が形成される。本実施形態の一例において、ハンダペースト層１１５およびハンダペースト層１１３は、金属バー１１０上および金属パッド１１４上にスクリーン印刷される。ハンダペーストをスクリーン印刷する方法は当業者に知られている。本実施形態の他の例において、ハンダペースト層１１５およびハンダペースト層１１３は、無鉛型６ハンダペーストを有する。
【００３１】
［００３６］このようにして、複数のハンダパッド１１２の各々は、ハンダバー１００の内側エッジ１０５からオフセット空間Ｓoffsetだけオフセットし、複数のハンダパッド２０２および２０３（図１、２Ａ、３）は、水平方向に感度のあるセンサを基板１５０に結合させるのに必要なように形成される。基板１５０に垂直に結合されるチップ３００は、オフセット空間Ｓoffsetよりもいくぶん小さな厚さＴvertical-chipを備える。この場合「いくぶん小さな」とは、「１／１０より小さな程度に」との意味である。この実施形態の他の例において、「いくぶん小さな」とは、約「１／２０より小さな程度に」ということである。この実施形態の他の例において、「いくぶん小さな」とは、「１／３０より小さな程度に」ということである。理解されるように、オフセット空間Ｓoffsetは、垂直に向けられるチップの厚さＴvertical-chipよりもいくぶん大きい。
【００３２】
［００３７］ブロック７０２および７０４は、基板１５０に垂直に向けられるチップ３００を動作可能に整合および結合させるための、基板１５０を準備する方法を説明する。基板１５０は、垂直に向けられるチップ３００をシステム内の他の部品に動作可能に接続するのに必要な接続部（たとえば、ビアまたはトレースライン）を含む。この実施形態の一例において、垂直に向けられるチップ３００は、Ｚ方向に感度のある加速度計である。この実施形態の他の例において、垂直に向けられるチップ３００は、Ｚ方向に感度のある磁気センサである。
【００３３】
［００３８］ブロック７０６において、複数のチップ−ハンダパッド３１０が、基板１５０上に垂直に向くようにされるチップ３００の前結合エッジ３０５に沿って形成される。チップ−ハンダパッド３１０は、金属結合パッド３１１およびハンダペーストバンプ３１２（図４）から形成される。複数の金属結合パッド３１１は、垂直に向けられるチップ３００の前結合エッジ３０５に沿って形成され、ハンダペーストバンプ３１２は、各金属結合パッド３１１上に形成される。この実施形態の一例において、ハンダペーストバンプ３１２は、それぞれ、金属結合パッド３１１上にスクリーン印刷される。この実施形態に一例において、金属結合パッド３１１は１ミクロンの厚さの銅であり、また、ハンダペーストバンプ３１２は、約６０ミクロンから約１２５ミクロンの厚さの無鉛タイプ６ハンダペーストである。本明細書において、オフセット空間Ｓoffsetよりも、いくぶん小さい厚さＴvertical-chipを備える垂直に向けられるチップ３００が言及される場合、厚さＴvertical-chipは、金属結合パッド３１１の厚さも含む。
【００３４】
［００３９］ブロック７０８において、垂直に向けられるチップ３００の接触表面３２６（図６Ａ、６Ｂ）は、ハンダバー１００と第１の複数のハンダパッド１１２との間で、基板１５０の頂部表面１５１に接触するように配置される。接触表面３２６は、垂直方向に感度のあるセンサ３００の感度のある軸に直交する。接触表面３２６は図６Ａに示されおり、垂直に向けられるチップ３００がまだわずかに基板１５０から離れており、基板１５０の頂部表面１５１にまだ接触していない。
【００３５】
［００４０］ブロック７１０において、垂直に向けられるチップ３００の前結合エッジに沿う複数のチップ−ハンダパッド３１０の各々は、第１の複数のハンダパッド１１２の１つにほぼ整合する。本明細書で定義されるように、チップ−ハンダパッド３１０とハンダパッド１１２は、これらが互いに十分に近接したときにほぼ整合しており、チップ−ハンダパッド３１０内のハンダがリフロー（溶融）されたときに、ハンダペースト層１１３内のリフローしたハンダペーストに接触して、これらの間に導電接触が形成される。各チップ−パッド３１０は、基板１５０上の複数のハンダパッド１１２のそれぞれ１つに関連付けられており、チップ−ハンダパッド３１０の１つが、関連付けられた１つのハンダパッド１１２に整合されたとき、各チップ−ハンダパッド３１０は、関連付けられた１つのハンダパッド１１２に整合される。たとえば、端部ハンダパッド１１１（図３）が端部チップ−ハンダパッド３５０（図３）に整合すると、すべてのチップ−ハンダパッド３１０は、ハンダパッド１１２のそれぞれに整合する。
【００３６】
［００４１］ブロック７１２において、第２の複数のハンダパッド２０２および２０３（図３）の各々は、基板１１２に接触するように水平に結合されるチップ４０１および４０２の少なくとも一方上の、関連するチップハンダパッド４１１および４１２に整合する。これは、水平に向けられるチップ４０１および４０２のフリップチップ結合プロセスのの最初のステップである。
【００３７】
［００４２］ブロック７１４において、ハンダペースト層１１５は金属バー１１０上でリフローされて、ハンダペースト層１１３は、第１の複数の金属パッド１１４上でリフローされる。同時に、ハンダペーストバンプ３１２はリフロー（溶融）して、溶融したハンダペースト層１１３に接触する。図６Ｂに示されるように、リフローしたハンダペースト層１１６（リフローする前のハンダペースト層１１５）は、金属バー１１０上にキャップ状の形を形成する。金属結合パッド３１１の各々の上のハンダペーストバンプ３１２は、溶融して、金属パッド１１４上のハンダペースト層１１３に溶け込み、基板１５０上の金属パッド１１４と垂直に向けられるチップ３００の金属結合パッド３１１との間の金属接触部３１３（図６Ｂ）を形成する。この方法において、基板１５０上および／または基板１５０内の回路と、垂直に向けられるチップ３００内および／またはチップ３００上の回路との間に電気接続部が確立される。
【００３８】
［００４３］表面張力が、ハンダペースト層１１５から溶けたハンダを、金属バー１１０の頂部上に保持する。この方法において、ハンダペースト層１１６は、チップ３００の接触表面３２６と基板１５０の頂部表面１５１との間でクリープしない。このタイプのリフローは、タイプ６ハンダで可能である。この方法において、垂直に向けられるチップ３０は、チップ３００の接触表面３２６と、基板１５０の頂部表面１５１との間でハンダのしみ出しがない状態で、基板１５０に電気的に接触する。接触表面３２６の下でしみ出すハンダは垂直に向けられるチップ３００を傾け、後表面３２５が基板１５０の頂部表面１５１に対して直交しなくなりうるので、これは有利である。
【００３９】
［００４４］ハンダバー１００は、垂直に向けられるチップ３００のアライメントの間、垂直に向けられるチップをリフロー前に所定位置に保持するのに用いられる。有利なことに、ハンダバー１００上のハンダペーストは、垂直に向けられるチップの垂直向きを変化させることなくリフローの間に溶融する。これは、ハンダバー１００は、リフロープロセスの間に垂直に向けられるチップ３００に接触せず、または移動させないからである。
【００４０】
［００４５］この方法において、垂直に向けられるチップ３００は、基板１５０の頂部表面１５１に対して垂直に向く方向で動作可能に取り付けられ、垂直方向に感度のあるセンサ３００の接触表面３２６が基板１５０の頂部表面１５１に接触したときに、基板１５０の頂部表面１５１が垂直に向けられるセンサ３００の感度方向（たとえばＺ方向）に直交する。図５、６Ａ、６Ｂに示される実施形態において、垂直に向けられるチップは、長さＬvertical-chip、幅Ｗ、および厚さＴvertical-chipを備え、長さＬvertical-chipは、厚さＴvertical-chipよりもかなり大きく、垂直に向くように取り付けられるチップ３００が、基板１５０の頂部表面１５１から、少なくとも１つの水平に向けられるチップ４００の高さＨhorizontal-chipの２倍より小さい距離だけ延びる。他の実施形態において、取り付けられる垂直に向けられるチップ３００は、基板の頂部表面１５１から、少なくとも１つの水平に向けられるチップ４００の高さＨhorizontal-chipの３倍より小さいまたは４倍より小さい距離だけ延びる。これは、相対的に低プロファイルの三次元センサ１０を基板１５０上に動作可能に取り付けることを可能にする。基板は、垂直に向けられるセンサ３００および少なくとも１つの水平に向けられるチップ４００からの信号を、垂直に感度のあるセンサ３００および少なくとも１つの水平に向けられるチップ４００を含むシステムに必要とされるプロセッサまたは他の装置に伝達するのに必要な接続部を含む。
【００４１】
［００４６］本明細書において特定の実施形態が図示および説明されたが、同じ目的のための任意の構成が図示の実施形態に代替可能であることを当業者は理解するであろう。本願は、本発明のあらゆる応用形態または変形形態を包含することを意図している。それゆえ、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物により決定されることを意図している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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